齒輪傳動系統(tǒng)動力學特性的有限元分析及試驗方法研究.pdf

1、一般機械結(jié)構(gòu)總是由許多零部件通過不同種類的結(jié)合部聯(lián)結(jié)而成，理論與試驗分析表明，零部件之間聯(lián)接的結(jié)合條件對結(jié)構(gòu)性能的理論計算精度，特別是對結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的有限元計算精度影響很大。所以，要精確建立結(jié)構(gòu)的有限元模型，進行結(jié)構(gòu)的動力分析和動態(tài)設(shè)計，就必須準確了解結(jié)合部特性。然而，進行結(jié)構(gòu)結(jié)合部動態(tài)特性的研究一直是動力學研究領(lǐng)域的難點之一，雖然國內(nèi)外學者對此已作過許多努力，提出不少結(jié)合部動力學參數(shù)的識別與分析方法，但至今仍沒有一套比較成熟的理論與方

2、法。 齒輪傳動系統(tǒng)由箱體、傳動軸、齒輪副以及傳動軸的支承部分組成，它是各種機器和機械裝備中應用最為廣泛的動力和傳動形式。齒輪系統(tǒng)中具有軸與軸承支承結(jié)合部，以及輪齒嚙合結(jié)合部，尤其是軸承的支承剛度對軸系以及整個齒輪系統(tǒng)的動力學特征有重要的影響。本文以具體的齒輪減速器系統(tǒng)為研究對象進行理論建模，并采用動態(tài)試驗和參數(shù)識別技術(shù)，在實際安裝情況下識別出結(jié)合部等效參數(shù)，將識別的參數(shù)應用于有限元分析中，得出較為切合實際的進行動力學分析的有限元

3、模型。 本文基于振動理論、模態(tài)及動力響應有限元分析法以及結(jié)構(gòu)模態(tài)測試方法三者結(jié)合，對齒輪傳動系統(tǒng)振動的動力特性預估這一問題提出了一套具有理論和實用價值的分析和試驗方法，實現(xiàn)了利用有限元法對齒輪傳動系統(tǒng)固有特性和動力響應進行較精確的仿真分析。全文的研究內(nèi)容及結(jié)果如下： 1.將齒輪傳動系統(tǒng)劃分為傳動系統(tǒng)(齒輪軸)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(箱體)，以集中質(zhì)量法建立齒輪傳動系統(tǒng)的彎-扭-軸-擺多自由度振動的動力學模型； 2.利用試驗模

4、態(tài)分析法識別出系統(tǒng)各結(jié)合部的模態(tài)參數(shù)，并用坐標轉(zhuǎn)換法得出相應的物理參數(shù)； 3.分別建立齒輪傳動系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的三維動力有限元模型，利用試驗模態(tài)分析識別的結(jié)合部物理參數(shù)，給出理論模態(tài)分析結(jié)果； 4.應用齒輪傳動系統(tǒng)多自由度振動分析模型和箱體有限元分析模型相結(jié)合的方法，計算了由齒輪-傳動軸-軸承-箱體組成的齒輪系統(tǒng)的動態(tài)響應，給出了齒輪箱受迫振動的位移-時間歷程； 5.對整個齒輪傳動系統(tǒng)進行了試驗模態(tài)分析，試驗結(jié)果與